片上网络中一种单周期2GHz无缓冲路由器

近年来,无缓冲路由器由于不需要缓冲器而成为片上网络低开销的解决方案。为了提高无缓冲路由器的性能,提出一种单周期高性能无缓冲片上网络路由器。该路由器使用一个简单的置换网络替换串行化的交换分配器与交叉开关以实现高性能。虚通道路由器与基准无缓冲路由器相比,该路由器在TSMC65nm工艺下可以以较小的面积开销达到2GHz的时钟频率。在合成通信负载与真实应用负载下的模拟结果表明,该路由器的包平均延迟远小于虚通道路由器和其他无缓冲路由器。

BOIN:一种新型无缓存高性能计算机光互连网络

现有的高性能计算机光互连网络大都需要对数据报文进行光-电-光转换并缓存,或者需要预先申请并建立从源节点到目的节点的光链路,这在一定程度上限制了网络性能.提出了一种既不需要对光数据报文进行缓存排队,也不需要预先申请并建立光链路的新型的光互连网络结构BOIN.给出了BOIN网络上的无死锁和无活锁路由算法,推导出BOIN网络中数据传输的延时上界,并通过模拟实验对比了BOIN网络与其它两种典型的网络的性能.实验结果表明,BOIN光互连网络具有良好的延时和吞吐率特性,能够很好地满足高性能计算机系统的要求.

一种异构片上网络路由算法的研究

随着集成电路工艺的迅速发展,传统的片上网络由于缓存引起芯片面积开销和能耗增加,从而使得无缓存路由技术得到了广泛关注。通过消除缓存,整体的流水线进程大大得到简化,性能得到提高。但当网络负载量较大时,数据包被多次偏转或误传,导致网络的延迟增加,系统健壮性较差。针对片上网络运行应用的多样性,异构网络作为一种相对灵活的网络结构,能有效地降低网络的传输时延,提高系统性能。文中设计了无缓存NoC和带缓存NoC两种路由方式相结合的异构片上网络,并匹配静态路由算法和动态的自适应路由算法(AFC)进行数据包的传输。同时,还提出了一种针对AFC的优化算法(AFC-LP),其通过对无缓存路由计算的二次仲裁,进一步降低了通信的平均时延,提高了网络性能。实验表明,AFC-LP算法相比于传统带缓存的维序X-Y路由算法,片上网络的平均延迟降低了28.4%,CPU每一时钟周期内所执行的指令数IPC(Instruction Per Cycle)提升了10.4%。

一种无缓存片上网络交叉开关调度机制

提出一种无缓存片上网络的交叉开关调度机制.无缓存是指将路由节点输入端口缓存以及相应的控制逻辑移除,以降低实现开销.该调度机制在每个输入端口设置一条自回环通道,并在"偏转"路由基础上采用一种基于"偏转"和自回环次数的优先级策略,以通过减小"偏转"次数提高无缓存片上网络的网络性能.实验表明,此调度机制相对于基本的无缓存机制,可保证在硬件开销与能耗不增的前提下,提高网络性能;相对于典型的有缓存机制,在负载较低时其网络性能更优,负载较高时性能略低,但可使硬件开销与能耗分别下降58.9%与40.2%,并使频率提高74.6%.

无缓冲光互连网络的延时性能分析及优化

针对当前高性能计算机光互连网络中光缓冲不易实现的问题,提出一种无缓冲的光互连网络结构BOIN,在对网络结构进行建模和分析的基础上,研究网络的传输延时随不同输入负载和网络规模而变化的规律,给出在一定互连总规模和输入负载下,网络延时达到最小值时网络拓扑结构所必须满足的条件。模拟实验证明了该结果的正确性。

一种基于编码分配的报片交换无缓冲路由器

提出了一种基于编码分配的报片交换无缓冲路由器(FBEA-BLESS),通过非偏转和偏转2级分配策略来减小路由器的关键路径延时,并采用go-stop-steer(GOSS)机制来避免网络的活锁.结果表明,与基准的无缓冲路由器(BLESS)相比,所提出的FBEA-BLESS的网络平均延迟降低了29.4%.

一种无缓冲的光互连网络的吞吐率性能分析及优化

针对当前高性能计算机光互连网络中存在的光缓冲不易实现的问题,提出了一种无缓冲的光互连网络结构BOIN,并在对网络结构进行建模和分析的基础上,研究了网络的吞吐率随不同的输入负载和网络规模而变化的规律,给出了在一定的互连总规模和输入负载下,网络实际吞吐率达到最大值时网络拓扑结构所必须满足的条件。最后用模拟实验证明了这一结果的正确性。

一种多级无缓存高阶路由器的设计与实现

随着高性能网络规模的增加,高阶路由器结构设计成为高性能计算研究的重点和热点。使用高阶路由器,网络能实现更低的报文传输延迟、网络功耗和网络构建成本,同时高阶路由器的应用还可以提高网络可靠性。高性能路由器的阶数不断提高,仅靠扩展单级crossbar交换结构的阶数使路由器内部的连线资源急速增长,交叉开关的实现代价将不可接受,这就需要为高阶路由器设计新型的交换结构。近十年来,出现了以YARC为代表的经典结构化设计以及"network within a network"等新型设计方法,未来的研究重点是解决高阶路由器结构设计中遇到的缓存、仲裁和扩展性等各种问题。鉴于此,实现了一种多级无缓存高阶路由器,这种高阶路由器内部是一个多级Clos网络,每一级有相应的仲裁模块对请求进行调度,数据包缓存在输入/输出端口实现,除去这些缓冲区单元,该网络是无缓存的。最后通过BookSim模拟器进行了大量的性能测试,所设计的路由器能够正常工作,性能良好。

一种提高无缓存片上网络性能的方法

无缓存片上网络路由在低负荷时表现较有缓存路由有能耗低、延迟低的优势,而在较高负荷情况下由于竞争的增加和较多的微片偏转的出现降低了无缓存路由的性能,使得延迟增加、能耗升高.本文从拥塞控制出发,提出了一种新的流控方式降低在高负荷情况下因为过多的微片偏转对无缓存片上网络产生的影响.该方法是通过基于对优先级控制算法的改进可以实现拥塞控制,降低在拥塞发生时微片的偏转次数.通过模拟仿真,该方法可以有效降低在高负荷情况微片的偏转次数和平均延迟.

无缓存片上网络的研究

对芯片面积、能耗上的严格限制是片上网络与宏观网络的最大不同。片上网络路由器中的缓存占用了大量的芯片面积和功耗,因此无缓存片上网络得到广泛关注。它完全去掉路由器内的缓存,通过偏转未获得有效端口的微片,处理微片对输出端口的竞争。本文对无缓存偏转网络的原理及关键技术进行了研究,包括拓扑结构、仲裁策略等。最后,通过与有缓存网络的对比,对无缓存网络的优势与劣势进行了总结。